Upload
lycanthis
View
628
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
O scurta prezentare a spectroscopiei Moessbauer, foarte sumara -- mai ales in ceea ce priveste interactiunile hiperfine
Citation preview
Spectrometria Mösbauer
Eric MeheșFizică TehnologicăAn IV
Cuprins● Efectul Mössbauer● Tehnică Experimentală● Interacțiuni hiperfine● Bibliografie
Efectul Mössbauer
● Un foton emis la o tranziție de pe o stare excitată Ee pe starea fundamentală Ef induce o absorbție de rezonanță într-un nucleu identic
S Aγdezexcitare absorbție
Efectul Mössbauer● Descoperit în 1958 de către
fizicianul Rudolf Mössbauer● Când anumite nuclee ce pot
emite și absorbi radiație γ se află într-un solid, o fracțiune dintre cuante sunt absorbite și emise fără recul
Efectul Mössbauer
● Fotonii γ au o energie mult mai mare decât cei emiși în tranzițiile electronice
● În urma emisiei unui foton, un nucleu de masă M , inițial în repaus suferă un recul:
P=E
c
Efectul Mössbauer
● Energia de recul a nucleului
● La absorbție energia fotonului γ trebuie să aibă valoarea
E R=12
M v2=P
2
2M=
E2
2Mc2
Ea=ETE R
Efectul Mössbauer
● Datorită variației naturale a stării excitate se observă o distribuție spectrală de tipul:
N E=14 [ 2
E 0−E−2 ]E0=Ee−E f
Efectul Mössbauer
● De exemplu pentru E0 = 100 keV avem Γ=10-8eV și o lărgime relativă:
● Astfel se pot pune în evidență interacțiuni hiperfine (10-7 → 10-8 eV)
E0
≃10−13
Efectul Mössbauer
● În cazul atomilor liberi sau slabi legați se observă un efect de recul pentru fotonii γ datorită
• Emisiei de cuante• Absorbției de cuante
● Astfel se impune necesitatea micșorării reculului, în solide fiind aborbit de rețeaua cristalină
Efectul Mössbauer
● Pentru anumite nuclee, numite nuclee Mössbauer există în faza solidă o fracțiune f de nuclee pentru care tranziția se efectuează fără modificarea stării rețelei (generare/anihilare de fotoni)
● Energia fotonilor emiși va fi E0 cu o dispersie naturală Γ
Efectul Mössbauer
● Factorul Lamb-Mössbauer
● f fracțiunea de nuclee rezonante● Există doar în jur de 50 de nuclee ce se
pretează la spectroscopie Mössbauer
f =eE
2 < x2 >ℏ c2
Efectul Mössbauer
Tehnică experimentală
Tehnică experimentală
SA
D
v
γ γ
Tehnică experimentală
● Variația energiei:
E=cE e−E f
[]=mms
Tehnică experimentală
● În spectroscopia Mössbauer energia e exprimată în unități de viteză (mm/s)
● În lipsa interacțiunilor hiperfine rezonanța ar avea loc la v=0
Interacțiuni hiperfine● Urmare a perturbațiilor apărute datorită:
i. Interacțiunilor de monopol electricii.Interacțiunilor de quadrupol electriciii.Interacțiunilor de dipol magnetic
Interacțiuni hiperfine
i. Interacțiunea de monopol electric
● Deplasare izomerică
E= Ee−E f=Ze60
⋅∣0∣2⋅⟨r e2⟩−⟨r f
2 ⟩
= E A−E S=Ze60
⋅∣A0∣2−∣B 0∣
2⋅⟨r e2⟩−⟨r f
2 ⟩
Interacțiuni hiperfine
ii. Interacțiunea de dipol electric● Gradientul câmpului electric la nucleu
● Valori proprii ale hamiltonianului interacțiunii între momentul electric și nucleu
V ij=∂V
∂ x i∂ x j; =
V xx−V yy
V zz
EQ=eQV zz
4I2I−z⋅[3m I
2− I I1]12
3
Interacțiuni hiperfine
iii. Interacțiunea de dipol magnetic● Interacțiunea momentului magnetic nuclear cu un câmp
magnetic de inducție B la nucleu
● Apar degenerări datorită efectului Zeeman
B=Bhf Ba
E M=−g J n BmI
Interacțiuni hiperfine
iii. Interacțiunea de dipol magnetic● Despicarea liniilor spectrale e proporțională cu inducția
magnetică la nucleu și măsurabilă prin spectrometrie Mössbauer
● Intensitatea peak-urilor Mössbauer e proporțională cu pătratul probabilității de tranziție
● Bhf depinde de starea de oxidare a materialului și de starea magnetică a atomului
● Bhf poate fi pus în evidență în spectrele Mössbauer a materialelor magnetice ordonate sau paramagnetice dacă timpul de relaxare a spinilor e suficient de lung
Interacțiuni hiperfine
iii. Interacțiunea de dipol magnetic● Astfel e permisă studierea ordinii magnetice, a structurii
sistemelor magnetice ordonate precum și natura momentelor magnetice
● Aplicarea lui Ba aduce informații suplimentare prin faptul că se poate modifica controlat interacțiunea dipolară =
Bibliografie
● V. Pop, I. Chicinaș, N. Jumate, Fizica Materialelor, Metode experimentale, Presa Universitară Clujeană, 2001
● Onuc Cozar, Detectori de radiații, Spectrosopie Gama, Presa Universitară Clujeană, 2007
● Introduction to Mössbauer spectroscopy, Royal Society of Chemistry
● Mössbauer Effect, HyperPhysics
● Mössbauer Spectroscopy, Knox College
● Mössbauer Effect, Wikipedia
Vă mulțumesc pentru atenție!